Sel bertambah banyak dengan cara membelah diri. Sel-sel tubuh (sel somatis) misalnya sel otot, sel saraf, sel kulit, sel darah putih dan lain-lain membelah diri dengan cara mitosis. Sedangkan sel-sel kelamin (sel gamet) yaitu ovum dan spermatozoa membelah diri dengan cara meiosis.
1. Pembelahan mitosis
Setiap 1 sel mengalami pembelahan mitosis akan dihasilkan 2 sel baru yang sama dengan sel semula. Jadi dalam proses ini terjadi proses copy (penyalinan). Dengan demikian dapat dihasilkan salinan-salinan sel baru seperti induknya hingga menjadi triliunan jumlahnya. Pembelahan mitosis terdiri atas 7 fase yaitu:
a. Interfase adalah fase terpanjang, dengan ciri-ciri:
- Sel tampak tidak aktif, tetapi memiliki arah berlawanan
- Terjadi proses replikasi DNA
- Sentriol membelah
- Protein disintesis secara aktif
b. Profase adalah tahap pertama mitotik, dengan ciri-ciri:
- Nukleolus kabur dan kromatin (gabungan hasil replikasi DNA dengan protein) terkondensasi menjadi kromosom. Masing-masing kromosom hasil replikasi mengandung 2 kromatid yang mengandung informasi genetik yang sama.
- Mikrotubulus sitoskeleton berubah fungsi dari mempertahankan bentuk sel menjadi fungsi membangun spindel mitotik dari bagian sentrosom.
c. Prometafase, dengan ciri-ciri:
- Membran inti menghilang
- Terjadi elongasi sebagian spindel mitotik dari sentrosom menuju kinetokor, berkas protein pada sentromer kromosom masing-masing pasangan bergabung.
- Terjadi elongasi spindel lainnya menuju kromosom, tumpang tindih di pusat sel.
d. Metafase, dengan ciri-ciri:
- Tegangan serat spindel membuat kromosom berada satu bidang pada pusat sel
e. Anafase, dengan ciri-ciri:
- Spindel memendek, kinetokor memisah, kromatid ditarik ke kutub berlawanan
f. Telofase, dengan ciri-ciri:
- Kromosom tiba di kutub dan spindel yang telah ditarik berlawanan tak tampak
g. Sitokenesis
- Spindel yang tak terikat pada kromosom mulai menghilang sampai hanya bagian overlap saja yang tampak
- Mikrotubulus diorganisasikan kembali menjadi sitoskeleton baru menuju ke tahap interfase kembali
2. Pembelahan meiosis
Jika 1 sel gamet mengalami pembelahan meiosis secara sempurna akan dihasilkan 4 sel baru yang memiliki set kromosom hanya separuh dari sel induknya. Jadi dalam proses ini terjadi penggandaan namun tidak dengan cara copy (penyalinan). Dengan demikian dihasilkan sel-sel baru namun semuanya hanya memiliki setengah dari kromosom sel semula. Pembelahan meiosis terdiri atas 2 tahap utama yaitu meiosis I dan meiosis II. Pada kedua tahap tersebut terjadi fase-fase pembelahan sebagaimana halnya pembelahan mitosis. Sel yang bakal membelah secara meiosis adalah spermatogonium dan oogonium, yang memiliki 2 set kromosom atau diploid (2N) namun memiliki 4 set DNA atau tetraploid (4N). Kromosom selanjutnya digandakan menjadi sister chromatids atau homologous dyads. Langkah selanjutnya adalah:
a. Profase I
- Pasangan dyads membentuk tetrads, kromatid non homolog berhubungan menyilang membentuk chiasma (crossing over)
b. Metafase I
- Spindel mengikat dyad pada kinetokor
- Tegangan spindel membuat tetrad berada di ekuator (pusat sel)
c. Anafase I
- Chiasmata menghilang dan kromatid homolog bergerak ke kutub berlawanan
d. Telofase I
- Mulai proses sitokinesis (pembelahan) menghasilkan 2 sel anak haploid (1N)
e. Profase II
- Pembentukan spindel dimulai
- Sentrosom mulai bergerak ke kutub berlawanan
f. Metafase II
- Tegangan spindel membuat kromosom ada di bidang ekuator (pusat sel)
g. Anafase II
- Kromatid memisah dan menuju kutub berlawanan
h. Telofase II
- Mulai terjadi sitokinesis
i. Gamet yang bersifat haploid (1N) terbentuk
- Membran inti terbentuk
- Kromosom terdispersi sebagai kromatin
- Meiosis menghasilkan 4 sel anak, masing 1N kromosom dan 1N DNA.
- Lebih lanjut, dalam fertilisasi gamet spermatozoa dan gamet ovum bersatu membentuk zigot dengan sifat diploid (2N)
